public class ArrayList extends AbstractList
implements List, RandomAccess,
Cloneable, java.io.Serializable
ArrayList继承自AbstractList，并实现了List、RandomAccess、Cloneable、Serializable4个接口
咱先不管这玩意是啥，有啥优点缺点，原理是啥，直接看看api咋用，撸起袖子一把唆就完事了
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具体的使用还是需要自己一行一行代码去敲，实践的，这边就不多讲ArrayList的用法啦
我们来看看get的方法的源码
transient Object[] elementData;
public E get(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
return (E) elementData[index];
}
我们发现ArrayList取值是从一个叫elementData的数组获取的，其实我们对ArrayList的所有get、set、add、remove都是通过管理elementData数组实现的。
那么问题来了：
数组一旦声明，其大小是不可变的，那么我们add的时候内部发生了什么呢
其实正是因为数组的长度是不可变的，所以每次add的时候都是对数组进行扩容处理，我们来看看扩容是怎么实现的（add方法）
ArrayList list = new ArrayList<>();
list.add("这是第一个参数");
此时刚new出来的ArrayList的size为0，我们来看看该场景下add方法里面做了什么
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return true (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
这里我们可以知道传参的值 0+1 =>1
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
这边特判为空时候，取DEFAULT_CAPACITY（10）
与minCapacity（1）的最大值
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
这个先不管，这是父类AbstractList的值
modCount++;
// overflow-conscious code
这个注解的意思为溢出考虑
我一开始乍一看的时候感觉这步有点多此一举的感觉，
回过头发现原来是自己思维固定在ArrayList为空时扩容的情景下
我们回到上面的ensureCapacityInternal方法，如果elementData 本身就不为空时扩容，
那是会直接进入ensureExplicitCapacity这个方法，那么就有可能存在minCapacity>int的最大值（也就是变为了负数）
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code（这里还是溢出考虑）
int oldCapacity = elementData.length;
注意：这里是有可能出现溢出的问题，>>1相当于右移1位即除以2
那么newCapacity 就相当于oldCapacity x1.5有可能存在溢出
这里jdk1.7、1.8是1.5倍扩容，1.6则是1.5倍+1扩容
至于为啥是1.5倍扩容呢，俺也不知道，有知道的大佬带带小弟
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
如果上方int值溢出了，那这步得到的结果也是小于0
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
所以会在这步进行溢出检测
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
检测到溢出后进入到该方法
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
这个抛异常没有看懂，因为理论上<0是连上方grow()这个方法也无法进入的
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
/这个就是溢出处理了没啥好讲的，大家都懂XD
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
我们总结一下上方add干的事情
- 判断扩容数组传入的值minCapacity（size+1）是否int溢出，溢出则不作操作，否则进行扩容
- 取原先的ArrayList的size进行1.5倍扩容，判断1.5size的值是否小于minCapacity，小于则取minCapacity为最后扩容数组的长度，否则取1.5size。接着判断最后的扩容数组长度是否溢出int最大值，溢出则做溢出处理，最后进行扩容处理（new一个新的数组，并将旧的数组的值拷贝过去）
- 所以我们平时对ArrayList做的
add、remove操作都是极其耗时的，因为需要将数组整个前移或后移，但是读取则是非常快
上方的总结其实比较片面，因为不单单只有add(E e)（size+1）会进入该方法，addAll(Collection c)(size+c.lengh)最后也是会进入该方法的，删除的话也是同理，这里就不谈了
我们再来看看ArrayList的构造方法跟一些变量
/**
* Default initial capacity.
* 默认的数组扩容长度
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
* 用于空实例的共享空数组实例
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
* 用于默认长度的空实例的共享空数组。我们以第一次添加元素的时候即可知道我们需要
*填充多少来区分EMPTY_ELEMENTDATA
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// Android-note: Also accessed from java.util.Collections
transient Object[] elementData;
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
* 用来返回ArrayList的长度
* @serial
*/
private int size;
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public ArrayList(Collection c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
elementData为什么被transient修饰
关于为什么使用transient 修饰，大家可以看看这位大佬的解释
ArrayList中elementData为什么被transient修饰？
为什么ArrayList.size()不直接返回elementData.size，而是另外记录一个size值返回
我们可以发现ArrayList.size()方法
/**
* Returns the number of elements in this list.
*
* @return the number of elements in this list
*/
public int size() {
return size;
}
是返回的size的长度而不是elementData 的数组长度，这是因为扩容以后数组的长度不一定就等于实际ArrayList元素的个数，譬如本来ArrayList长度为10，我们给新加一个参数此时就需要扩容了，假设扩容到了15，那么此时的ArrayList的元素实际只占了11个位置，自然就不能返回elementData.size（15）了
EMPTY_ELEMENTDATA 与DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 区别？
然后再是Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}与Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}这两个值，从三个构造方法中我们可以看出：
- 当指定了默认的数组长度，但数组长度为0时，则被赋值为
EMPTY_ELEMENTDATA- 但是有的时候我又不想指定数组长度，譬如我们上方
ArrayList，这个时候则被赋值list = new ArrayList<>(); DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
“唯一”有“大用”的地方在
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if not default element table
? 0
// larger than default for default empty table. It's already
// supposed to be at default size.
: DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
扩容数组时候，elementData为EMPTY_ELEMENTDATA，只要minCapacity（扩容传参）不为0则扩容，为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA时，若minCapacity>10则扩容
其实，讲道理，在笔者看来这二者没有什么区别，在jdk1.7中甚至是没有DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA这个变量的，看代码嘛，别把自己绕进去，不然一天很快就过去了= =
总结
ArrayList 增删慢，查询快,存放的数据有序
注： 本文基于jdk1.8，关于上方的c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)的问题；clone()延伸的浅拷贝深拷贝问题；其余List对比问题等一系列问题会在后续的集合系列的文章一一展开讨论